Проблемы возраста оледенения Антарктиды в свете новых данных о геологическом строении массива Фишер (ледник Эймери-Ламберта, горы Принс-Чарльз в Восточной Антарктиде)

В четырёх образцах коллекции (1686-2,1686-5,1689-2 и 1689-4) описаны богатые диатомовые комплексы. Установлено около 55 таксонов диатомей, преимущественно бентосных (более 60% от общего состава комплексов). Несмотря на то, что имеется большое количество обломков, в целом сохранность панцирей хорошая, что позволяет вместе с достаточным количеством створок заключить, что диатомовые водоросли накапливались in situ. Главной проблемой интерпретации условий осадконакопления является уникальность сублиторальной диатомовой флоры (Melosira sp., Rhabdonema spp., Synedra spp. и др.), обнаруженной в образцах. Присутствие в диатомовых ассоциациях среднемиоценовых видов-индексов Denticulopsis simonsenii и Actinocyclus ingens, предполагает соответствующий возраст отложений, сформированных в сублиторальной зоне морского бассейна (фиорда).

В образцах также обнаружена дальнезаносная пыльца деревьев, трав, споры мхов, ныне произрастающих в северном и южном полушариях.

В пляжевой фации отложений многочисленны толстостенные раковины морского двустворчатого моллюска Hiatella sp. Ракушняковую банку мощностью до 4 м образуют морские гребешки Chlamys sp. размером до 12 см. Кроме них в отложениях обнаружены кости пингвинов, трубки полихет. Палеонтологические остатки свидетельствуют о том, что во время осадконакопления в районе грабена Ламберта существовало открытое море с температурами вод выше 3°С, возможно, периодически замерзавшее. Полное отсутствие ледового покрова в виде шельфового или выводного ледников свидетельствуют о том, что и окружавшая фиорд суша могла быть занята только локальными ледниковыми образованиями, не объединёнными в ледниковый щит. Такая ситуация, по существующим представлениям, могла быть 30–40 млн. л.н., когда единого ледникового щита в Антарктиде ещё не существовало. Датирование отложений по комплексам диатомовых водорослей показало на среднемиоценовый возраст этого безледникового события.

В то же время, абсолютное датирование раковин морских моллюсков методом электронного парамагнитного резонанса – ЭПР (860±83 тыс. л.н. по кальцитовой раковине морских гребешков и 850±102 тыс. л.н. по арагонитовой раковине Hialella sp.) уверенно указывают на их позднеэоплейстоценовый возраст. Столь существенная разница в результатах датирования отложений палеонтологическим методом и методом абсолютного датирования требует дальнейших исследований. Наш предыдущий многолетний опыт ЭПР-датирования отложений арктического палеошельфа по раковинам морских моллюсков, в том числе Hiatella и Chlamys, а также геоморфологическое строение массива Фишер склоняют нас к предположению, что возраст полного оледенения Антарктиды существенно моложе, чем в ранее принятых представлениях.
Аномальный тепловой поток и рифтогенез в северной части Свальбардской плиты
Хуторской М.Д.¹, акад. Леонов Ю.Г.¹ , Ермаков А.В.¹, Ахмедзянов В.Р.<sup>2

1</sup>Геологический институт РАН

²Российский университет дружбы народов
Одним из опорных источников информации о тектонике и геодинамике Свальбардской континентальной окраины являются геотермические данные. В ходе экспедиций, проведенных Геологическим институтом РАН на НИС «Академик Николай Страхов» была выполнена геотермическая съемка на ряде полигонах вокруг архипелага Шпицберген .

Аномальные значения теплового потока (от 110 до 520 мВт/м2), измеренные в троге Орла (восточнее Северо-Восточной Земли), а также структурно-геологические особенности трога, установленные по данным НСП, однозначно свидетельствуют о развитии здесь рифтовой зоны, полностью разрушившей континентальную кору. Трог представляет собой узкую, выраженную в рельефе дна депрессию меридионального простирания от Котловины Короля Карла на юге до подножья континентального склона Котловины Нансена – на севере. По простиранию желоб выражен на протяжении почти 200 км при ширине всего 50 км.

В желобе и на его продолжении в пределах континентального склона было выполнено 20 измерений теплового потока. Внутри трога он составлял от 300 до 520 мВт/м2, что почти в 10 раз выше уровня фонового теплового потока для Баренцева моря; на континентальном склоне тепловой поток несколько ниже – 110-200 мВт/м2, но тоже в 3-4 раза выше фоновых значений..

Экстраполяция температур в нижнее полупространство показывает, что на глубине 4,0-4,5 км под дном в желобе могут быть встречены солидусные температуры. Это говорит о том, что деструкция континентальной коры произошла на всю ее мощность, и горячее мантийное (?) вещество внедрилось в фундамент, а возможно проникло в нижние слои осадочного чехла. Отсутствие признаков конвективной разгрузки глубинного тепломассопотока на дне может быть обусловлено высокой скоростью накопления терригенного и моренного материала, который экранирует проявления зон разгрузки флюидов в придонный слой.

Морфология трога, а также полученные впервые для этой структуры геотермические данные показывают, что желоб Орла имеет тектоническую природу. Это, скорее всего, рифт, затрагивающий земную кору на всю ее мощность и находящийся сейчас в активной фазе развития.

На северной окраине шельфа Баренцева моря развита система желобов (трогов), выраженных в рельефе дна. Они ориентированы меридионально, ортогонально к краю шельфа и «раскрываются» по направлению к континентальному склону. Кроме желоба Орла, это желоба Воронина, Святой Анны, Франц-Виктория, а также менее крупные структуры – проливы Британский канал в архипелаге ЗФИ и Хинлопен в архипелаге Свальбард. В последние годы все чаще говорят о тектоническом происхождении этих желобов, применяя к ним термины «грабены» или «рифты».

Кайнозойская деструкция континентальной коры предполагалась и ранее, но для доказательства этого не хватало количественных данных. Обнаружение аномально высокого теплового потока в желобе Орла сыграло роль недостающего решающего аргумента.

Работы выполнялись при финансовой поддержке программ Президиума РАН № 16 и 17, Программы ОНЗ РАН № 14 программы Геологического института РАН и Норвежского Нефтяного Директората, а также проектов РФФИ 05-05-00016 и 08-05-00012

Территория Восточной Арктики в триасовом и юрском периодах располагалась вблизи северного географического полюса, который в ранней юре находился близ Беринговоморской акватории и в течение юрского периода постепенно смещался в арктический бассейн. Это заключение основано на междисциплинарных данных: палеобиогеографии морских и наземных организмов, литологии, изотопной геохимии, палеомагнитных данных и компьютерном моделировании на основе модели общей циркуляции. Таксономическое разнообразие во всех группах организмов падает в направлении с юга на север как в Бореально-Атлантической, так и Бореально-Тихоокеанской биогеографических областях. Так, в поздней юре в нижнебореальных (=суббореальных) бассейнах (Северо-Западноевропейское, Среднерусское, Тимано-Печорское, Западно-Сибирское моря) в ассоциациях аммонитов наряду с высокобореальными обитали многочисленные и разнообразные низкобореальные. К востоку от Урала разнообразие низкобореальных аммонитов несколько сокращается. В 500 км. к востоку от в басс. р. Хеты на пол-ве Нордвик в разрезе верхней юры вообще не встречены низкобореальные таксоны, а обнаружены лишь высокобореальные. Положение географического полюса близ нынешнего Берингова, помимо биогеографических свидетельств, подтверждается анализом состава и размещения осадочных толщ. Из осадочных толщ Южного Приморья в направлении Берингова моря постепенно выпадают карбонатные породы, замещающиеся терригенными и теригенно-туфогенными породами. По данным с территории севера Восточной Сибири среднегодовые палеотемпературы вод Хатангкого моря-пролива в поздней юре составляли от 12 до 15 град С.

История антарктического оледенения Восточной Антарктиды: свидетельства, полученные по результатам морских сейсмических исследований.
Лейченков Г.Л.¹, Гусева Ю.Б.², Гандюхин В.В.<sup>2

1</sup>ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга

²Полярная морская геологоразведочная экспедиция
В 2007-2008 г.г. в Антарктике выполнялся международный проект МПГ «История геодинамического развития, осадконакопления и изменений природной среды района южной части плато Кергелен, Восточная Антарктика». Одна из задач исследований по проекту состояла в изучении условий седиментации в морях Содружества и Дейвиса после начала Антарктического оледенения и реконструкции истории развития ледового щита Восточной Антарктиды. Сейсмические исследования, которые были выполнены в 2007 и 2009 г.г. в рамках проекта МПГ, позволили осуществить увязку изохронных сейсмических горизонтов на большей части Восточной Антарктиды, выявить закономерные изменения в строения верхней (синледниковой) части осадочного чехла во времени и пространстве, и установить причину этих изменений.

Оледенение антарктических шельфов сопровождалось выносом большого количества обломочного материала в глубоководную область Южного океана, где за счет склоновых процессов седиментации и под действием донных течений происходила его дальнейшая транспортировка и перераспределение. Главным средством переноса терригенного материала являлись турбидитные потоки различной плотности, которые инициировали образование подводных каньонов и сопряженных сними прирусловых валов, а также некоторых других специфических фаций. Сейсмические фации, выделенные в составе синледниковой толщи имеют определенную закономерность развития, как в разрезе, так и по площади, которая, обусловлена пространственной и временной неоднородностью в поставке осадочного материала в глубоководную область и изменениями палеосреды за время формирования синледниковой толщи.

На основании сейсмостратиграфического анализа предполагается, что в среднем эоцене (около 42 млн. лет назад) антарктический ледниковый покров впервые достиг края шельфа в западной части Земли Уилкса двигаясь со стороны гор Гамбурцева, где предполагается центр оледенения, по глубокой долине бассейна Аврора, расположенного между 110^о в.д. и 120^о в.д. Остальная часть антарктической окраины в это время была свободна ото льда, а шельфы Восточной Антарктиды вероятно находились выше уровня моря, о чем свидетельствует обнаружение речного конуса выноса на континентальном слоне моря Дэйвиса (район станции Мирный). В позднем эоцене – раннем олигоцене (около 34 млн. лет назад) ледниковый щит распространился на всей окраине Восточной Антарктиды, но оставался нестабильным, циклично изменяясь по площади своего развития, и только в среднем миоцене (около 14 млн. лет назад) достиг устойчивого равновесия. После этого темп осадконакопления на континентальной окраине Восточной Антарктиды существенно снизилась. Изучение мощности ледниково-морских осадков в окраинных морях Антарктики позволяет предполагать, что на протяжении длительного периода геологического времени скорости ледового стока были максимальны в западной части Земли Уилкса и в районе впадины ледника Ламберта.

Особенности эволюции структурного плана гор Принс-Чарльз (Восточная Антарктида, Земля Мак-Робертсона) в позднем кайнозое
Лунёв П.И.¹, Алексеев Н.Л.¹, Погорельский А.И.¹, Пушина З.В.², Попов С.В.<sup>1

1</sup>Полярная морская геологоразведочная экспедиция,

²ВНИИОкеангеология, С.- Петербург, Россия
На протяжении более чем 20 лет, а также в рамках национальных проектов МПГ, сотрудники ФГУНПП ПМГРЭ выполняют геолого-геофизические исследования в горах Принс-Чарльз. Эта область является ключевой в плане понимания хода эволюционного процесса всей Восточной Антарктиды.

Восточно-Антарктическая платформа характеризуется древним возрастом консолидации основания, отдельные блоки которого существовали уже в архее. Обнажающиеся в горном обрамлении системы ледников Эймери-Ламберта породы фундамента позволяют сложить представления о геологической истории этого района с докембрия до современного этапа, в понимании особенностей которого большую роль играет рельеф. Геоморфологический анализ коренного рельефа и геологические данные по кайнозойским отложениям гор Принс-Чарльз (которые обрамляют систему ледников с запада), полученные в последние годы, позволяют с уверенностью утверждать, что на формирование современного структурного плана этой территории оказали влияние не только ледниковые и тектонические процессы, но и деятельность моря. Исследование рыхлых отложений показало, что здесь наблюдается последовательность постепенно омолаживающихся к северу поверхностей выравнивания. Приуроченные к этим поверхностям морские отложения позволяют судить об их морском генезисе и датировать возрастами от раннего миоцена (позднего олигоцена-?) до голоценовых в интервале абсолютных отметок соответственно от 1400 до почти 0 м. Также, в интервале высот 1260-1300 м в центральной части гор Принс-Чарльз (массив Уиллинг) авторами были впервые обнаружены и изучены пресноводные водно-ледниковые отложения миоценового возраста, содержащие комплекс пресноводных диатомей in situ, аналогов которых в Антарктиде не известно.

Геологические данные по вещественному составу отложений, приуроченных к этим поверхностям, были получены в последние годы во время проведения геологических работ ПМГРЭ, а также зарубежными геологами. Их интерпретация, совместно с геоморфологическим анализом коренного рельефа свидетельствует о последовательном относительном понижении уровня моря в горах Принс-Чарльз в позднекайнозойское время (с конца олигоцена по ныне). Закономерная взаимосвязь высотного и хронологического распределения этих поверхностей указывает на стадийное отступление морских вод, сопряженное с экзарационной деятельностью покровного ледника и нивальными процессами. Об активной ледниковой деятельности можно судить по сохранившимся пресноводным водно-ледниковым отложениям, которые занимают промежуточное положение между уровнями накопления ледниково-морских осадков и содержат в составе обломков перемещенные компоненты. Значительные амплитуды относительного перепада уровня моря (по меньшей мере, почти 1,5 км), локальная выраженность (в масштабах Восточно-Антарктической платформы) и высокие скорости этого процесса позволяют судить об эндогенной природе вызвавших его причин. В то же время, решающим фактором, оказавшим влияние на современную топографию, является ледниковая деятельность, сопряженная с неотектоническими процессами.

Работа выполнена в рамках проекта 3 подпрограммы "Антарктика" ФЦП "Мировой океан" при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант РФФИ № 07-05-00401 в ПМГРЭ).

В работе представлены результаты анализа распространения воздушных масс и антропогенных тяжелых металлов (Ni, Cu, Pb) – ТМ – от крупных промышленных регионов, расположенных в районе Норильска и на Урале (Свердловская область), над территорией Сибири. Исходными данными являются ежедневные 5-суточные траектории движения воздуха от источников для января, апреля, июля и октября, рассчитанные на протяжении 28 лет с 1981 по 2008 гг. по модели HYSPLIT 4 и данным реанализа полей давления и ветра NOAA (NCEP/NCAR Reanalysis Data Files).

Изучаются изменения условий поступления загрязнений от этих источников на территории водосборов крупных рек Западной и Восточной Сибири (Обь, Енисей и Лена) в 80-х, 90-х годах ХХ века и в начале XXI века. Оценены средние (для соответствующих десятилетии) содержания ТМ в воздухе и в осадках, средние потоки ТМ из атмосферы на подстилающую поверхность, а также пространственные, сезонные и долговременные (за 3 десятилетия) изменения этих характеристик.

Поток тяжелых металлов на поверхность в значительной степени зависит от свойств поверхности и режима осадков и подвержен сильным сезонным и пространственным вариациям. При сравнении экологической обстановки в разных пунктах более чистый воздух не всегда гарантирует меньшую нагрузку на наземные экосистемы.

Количество тяжелых металлов, оседающих из атмосферы на территории водосборов Оби, Енисея и Лены, сопоставимо с годовым стоком тех же металлов в Северный Ледовитый океан с водами этих рек.

Долговременные изменения загрязнения природной среды в Сибири под воздействием перестройки процессов циркуляции атмосферы в 1981-2008 гг. вполне соизмеримы с эффектом от уменьшения эмиссии источников в эти годы. Суммарный эффект различен для разных мест, сезонов и примесей.

В целом в 2000-х годах по сравнению с 1990-ми загрязнение природных объектов Сибири от Урала и Норильска уменьшилось. Однако изменение циркуляции атмосферы привело к повышению потоков свинца (преимущественно от Урала) на водосборы Енисея и Лены.

Сложность процессов миграции тяжелых металлов в почве и в водоемах не позволяет пока количественно оценить роль атмосферы в загрязнении наземных экосистем.

Сложившийся в морской среде фон загрязняющих веществ определяет уровень их накопления в организмах рыб и других гидробионтов в зависимости от района обитания и занимаемой экологической ниши. В настоящее время, при сложившемся уровне антропогенного воздействия, содержание нормируемых гигиеническими требованиями загрязнителей в мышцах рыб длительный период остается на низком уровне, не обнаруживая тенденций к росту концентраций. Более высокое содержание характерено для гидробионтов прибрежной зоны. А донные виды рыб накапливают токсичные металлы в большем количестве, чем пелагические виды. В многолетней динамике концентраций обнаруживаются короткопериодные и длиннопериодные цикличности накопления микроэлементов. Для донным видам рыб с повышенным жиросодержанием (камбала-ерш, палтус) характерно также бóльшее накопление персистентных органогенных поллютантов. По уровню накопления в мышцах всех промысловых рыб доминируют метаболиты ДДТ, однако концентрации хлорорганических соединений, и ДДТ в том числе, малы. В многолетней динамике концентраций хлорорганических соединений в тканях рыб не выявлено каких-либо закономерностей, формирующих устойчивые тенденции. Содержание органогенных поллютантов остается стабильно низким.

Анализ состояния окружающей природной среды в районах размещения крупных горнопромышленных комплексов России, которые включают горнодобывающие, обогатительные, металлургические и энергетические производства показал, что возможности устойчивости функционирования природных экосистем в условиях многолетних интенсивных нагрузок недостаточно изучены и намного превосходят пределы, которые определены существующими уровнями воздействия. Следовательно, при планировании природовосстановительных мероприятий необходимо учитывать естественные возможности экосистем к самовосстановлению.

Объектом наших исследований стал горнопромышленный комплекс – ОАО “Комбинат “Североникель”, который характеризуются высоким уровнем экотоксикологического воздействия на окружающую среду в течение нескольких десятков лет (c1930 года). В результате исчерпания собственной минерально-сырьевой базы, реструктуризации производств и модернизации технологии плавки, а также снижения объемов выпуска конечной продукции к 1998 голу техногенная нагрузка на комбинате “Североникель” снизилась в три, а к 2002- в пять раз по сравнению с максимальной нагрузкой в 1983 г (242 тыс. т). Таким образом, в рассматриваемом районе сформировались благоприятные условия, при которых в природных зкосистемах могут проявиться естественные процессы самосстановления.

Используя разработанный комбинированный метод количественной оценки процесса восстановления растительного покрова после снижения нагрузки в зоне влияния медно-никелевого производства, основанного на использовании критерия фитоксичности почв и нормализованного вегетационного индекса (НВИ), определяемого по данным космических измерений, удалось подтвердить состоятельность наших суждений о значительных резервах природных экосистем к самовосстановлению в условиях действующих производств, но при непременном условии – значительном сокращении техногенной нагрузки. В условиях комбината ”Североникель” отмечен положительный тренд роста НВИ, что подтверждается снижением загрязненности почв за счет естественных процессов вымывания: почвы буферной зоны перешли в разряд слаботоксичных, т.е. их фитотоксичность снизилась, а почвы импактной зоны по-прежнему остались в группе сильнотоксичных почв.

В условиях Севера для реабилитации растительности требуется более длительный период времени после снижения нагрузки, чем представилось возможным на комбинате «Североникель» (11 лет). Наблюдения необходимо продолжить, повторяя эксперимент каждые три года, чтобы зафиксировать период самореабилитации загрязненных почв и, как следствие, установить временную точку роста биомассы. После наступления периода самореабилитации загрязненных почв можно приступать к реализации комплекса агротехнических приемов с целью интенсификации естественных процессов самовосстановления растительности и, таким образом, добиться максимальной эффективности и оптимизировать материальные и финансовые затраты.